13
kristalin graphite atau karbon hingga skala mikrometer menggunakan selotip Geim, 2007. Metode material graphene tersebut dinamakan metode scotch
tape atau metode mechanical exfoliation Geim, 2007. Menurut Li, dkk 2014, terdapat dua masalah utama dalam usaha
memperoleh graphene. Masalah pertama adalah tentang bagaimana dapat menghasilkan lembaran graphene pada skala yang cukup. Seperti telah
diketahui bahwa graphite, meskipun harganya murah dan tersedia dalam jumlah banyak, graphite tidak mudah terkelupas untuk menghasilkan lembaran
graphene satu lapis. Masalah kedua adalah bahwa lembaran graphene sulit digabungkan dan didistribusikan secara homogen ke berbagai matriks untuk
aplikasi. Sebagai solusi, graphene oxide GO yang mengandung banyak kelompok berbasis oksigen dapat diperoleh dengan mudah dari oksidasi
gaphite. GO dipandang sebagai pendahulu untuk menghasilkan graphene mengurangi GO dengan reaksi kimia dan termal. Selanjutnya, dalam
beberapa tahun terakhir banyak turunan GO seperti komposit berbasis GO, lapisan berbasi GO dan film tipis, serta nanopartikel berbasis GO muncul
sebagai bahan fungsional untuk berbagai aplikasi. Proses preparasi GO melibatkan dua langkah seperti yang ditunjukkan
pada gambar. Langkah pertama yaitu pembuatan GO dari serbuk graphite yang dapat dilakukan dengan mendispersi graphite dalam air atau pelarut polar
lainnya karena adanya gugus hidroksil dan epoksida di bidang basal gugus GO dan karbonil serta karboksil pada bagian tepi. Langkah kedua, bongkahan GO
dapat dikelupas oleh sonikasi atau perlakuan lainnya untuk membentuk
14
suspensi koloid dari lapisan monolayer, lapisan dua lapis atau beberapa lapisan GO dalam pelarut yang berbeda. Titik kritis dalam preparasi GO adalah
pemilihan bahan pengoksidasi yang sesuai untuk mengoksidasi graphite Li, dkk, 2014.
Gambar 5. Preparasi GO Li, dkk, 2014.
C. Metode Sintesis Graphene
Seiring dengan perkembangannya, telah dikenal berbagai metode pembuatan graphene dan GO baik melalui pendekatan buttom-up maupun
pendekatan top-down. Dari kedua pendekatan tersebut yang paling banyak digunakan adalah pendekatan top-down dengan mensintesis material-material
yang berupa graphite karbon multi layer menjadi graphene dan GO. Pada dasarnya, metode untuk mensintesis graphene dan GO hampir
sama. Menurut Krane 2013, secara umum terdapat 2 metode untuk membuat graphene, yaitu Exfoliation pengelupasan kulit dan Growth on Surfaces.
Metode exfoliation merupakan metode pembuatan graphene dengan pendekatan top-down. Sedangkan metode growth on surface merupakan
metode dengan pendekatan buttom-up. Metode exfoliation meliputi scotch tape
15
method mechanical exfolition, dispersion of graphite, graphite oxide exfoliation, dan substrate preparation. Sintesis graphene yang pertama kali
dilakukan oleh Geim dan Novoselov pada tahun 2004 menggunakan selotip merupakan contoh dari scotch tape method atau mechanical exfoliation.
Sedangkan metode growth on surfaces meliputi epitaxial growth dan chemical vapour deposition.
Menurut Truong 2013, ada beberapa metode dengan pendekatan top- down untuk memperoleh graphene yaitu mechanical exfoliation ME,
reduction of graphene oxide rGO, liquid exfoliation LE dan lain sebagainya. Metode ME dilakukan dengan cara mengelupas lapisan-lapisan kristalin
graphite atau karbon hingga skala mikrometer menggunakan selotip Geim, 2017. Selain itu, metode ME dapat dilakukan menggunakan blender secara
terus-menerus dalam jangka waktu tertentu misalnya 1 jam hingga 5 jam Pratiwi, 2016. Di dalam blender terdapat pisau yang berfungsi untuk
memotong graphite agar terbentuk graphene halus. Metode rGO adalah metode sintesis graphene secara kimiawi, dimana
serbuk graphite dioksidasi menggunakan bahan kimia seperti asam sulfat, asam nitrat, kalium klorat, dan lain sebagainya Vita, 2015. Metode rGO
melewati dua tahap pengoksidaan yaitu dari graphite menjadi graphite oxide dan graphite oxide menjadi graphene oxide Vita, 2015. Setelah melalui kedua
tahap itu barulah didapatkan material graphene atau lembaran graphene yang tipis Vita, 2015.
16
Metode LE adalah metode sintesis graphene dalam fase cair yang menggunakan teknologi surfaktan. Metode ini cukup menarik untuk dikaji
lebih mendalam karena efisien, murah, dan sederhana atau mudah Wang, dkk, 2014.
D. Liquid-Phase Exfoliation LE
Metode liquid-phase exfoliation pertama kali diperkenalkan oleh Coleman dkk pada tahun 2008. LE adalah salah satu metode sintesis graphene
dalam fasa cair yang menggunakan teknologi surfaktan Wang, dkk, 2014. Sintesis menggunakan LE dilakukan dengan cara mencampur serbuk graphite
ke dalam surfaktan anionik fungsi pembersih yang kemudian didiamkan selama satu malam Pratiwi, 2016. Surfaktan akan bekerja selama satu malam
agar didapatkan material graphene. Teknologi surfaktan dalam metode ini berfungsi untuk melemahkan ikatan van der waals antar lembaran graphene
pada material graphite. Menurut Fikri 2016, pelemahan ikatan van der waals menyebabkan
lembaran-lembaran graphene saling terlepas. Material graphite yang terdiri dari banyak lembaran graphene dapat disintesis menjadi beberapa lembar
graphene berkat peran dari surfaktan.
